💻 computer science

Multi-tenant Kubernetes Use Cases for AI, Secure Computing and Data Services, and More

تقيم هذه الورقة نشر نظام كوبرنيتيس (Kubernetes) على الحاسوب الفائق HPE Cray EX Isambard-AI لمعالجة قيود أنظمة الدفعات التقليدية أحادية المستأجر عبر تمكين حالات استخدام متعددة المستأجرين ومرنة لبيئات الأبحاث الطبية الموثوقة واستضافة نماذج الذكاء الاصطناعي السرية، مع تحديد التحديات والخطوات المستقبلية لإنتاج خدمة "كوبيرنيتيس كخدمة" (Kubernetes-as-a-Service) على مثل هذه المنصات عالية الأداء.

المؤلفون الأصليون: Jake Watson, Sadaf R Alam, Christopher Woods, Abdelwahab Kawafi, Thomas Green, Ian Johnson, Ellis Pires, Jessica R. Jones, Utz-Uwe Haus

نُشر 2026-08-04

📖 3 دقيقة قراءة☕ قراءة في استراحة قهوة

CC BY 4.0

المؤلفون الأصليون: Jake Watson, Sadaf R Alam, Christopher Woods, Abdelwahab Kawafi, Thomas Green, Ian Johnson, Ellis Pires, Jessica R. Jones, Utz-Uwe Haus

البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل

تخيل عالماً تكون فيه الحواسيب الفائقة مثل محطات قطارات ضخمة وعالية السرعة. لعقود من الزمن، صُممت هذه المحطات لنوع واحد محدد من المسافرين: مسافرو "الدفعات" (batch). هؤلاء عبارة عن مجموعات ضخمة ومكتظة من البيانات تصل معاً، وتجلس في عربة واحدة مخصصة طوال الرحلة، ولا تغادر إلا بعد انتهاء الرحلة بأكملها. هذا النظام يعمل بشكل مثالي للعلوم التقليدية، لكن العالم يتغير. الآن، لدينا نوع جديد من المسافرين: المسافر "السحابي الأصيل" (cloud-native). هؤلاء هم حاويات مرنة من البيانات، ترغب في الصعود والنزول من القطارات فوراً، ومشاركة العربات مع الغرباء بأمان، وتشغيل تطبيقات تفاعلية معقدة مثل روبوتات الدردشة المدعومة بالذكاء الاصطناعي أو قواعد البيانات الطبية الآمنة.

المشكلة هي أن محطات القطارات القديمة (الحواسيب الفائقة التقليدية) لم تُبنَ لهذا الغرض. فهي بارعة في نقل الشحنات الضخمة، لكنها سيئة جداً في إدارة محطة مزدحمة متعددة المستأجرين حيث يحتاج الجميع إلى مساحتهم الخاصة والآمنة. وهنا يأيد "كوبيرنيتيس" (Kubernetes). فكر في "كوبيرنيتيس" كأنه مراقب حركة المرور الأمثل لهؤلاء المسافرين الذين يسكنون الحاويات. إنه البرنامج الذي يضمن حصول الجميع على مقعد، وأن لا يتمكن الأشخاص المناسبون من التلصص على حقائب الآخرين، وأن تعمل المحطة بسلاسة حتى عندما تعمل آلاف التطبيقات المختلفة في وقت واحد. لكن وضع مراقب حركة المرور المرن هذا على حاسوب فائق صلب وعالي السرعة يشبه محاولة تثبيت نظام تذاكر مترو حديث داخل محرك بخاري؛ الأمر يتطلب سحراً هندسياً حقيقياً لجعلهما يعملان معاً دون التسبب في انهيار النظام بأكمله.

تحكي هذه الورقة قصة كيف قام فريق من المهندسين بأخذ مراقب حركة المرور الحديث هذا وتثبيته بنجاح على أحد أكثر الحواسيب الفائقة تقدماً في العالم، والذي يُدعى "إيسامبارد-AI" (Isambard-AI). لم يكتفوا بجعله يعمل فحسب، بل اختبروه بمهمتين مختلفتين ومهمتين للغاية. أولاً، قاموا ببناء "بيئة بحث موثوقة"، وهي تشبه غرفة زجاجية فائقة الأمان حيث يمكن للعلماء النظر إلى بيانات طبية حساسة دون القدرة أبداً على سرقتها أو تسريبها. ثان، أنشأوا "بيئة تجريبية" (sandbox) لنماذج الذكاء الاصطناعي، مما يسمح لعدة باحثين بتشغيل واختبار عقول اصطناعية قوية في وقت واحد دون أن يعيق أحدهم الآخر.

وجد الفريق أن نظامهم الجديد يعمل بشكل رائع للغاية. لقد أثبتوا أنه يمكنك تشغيل هذه الخدمات المرنة متعددة المستأجرين على حاسوب فائق دون إبطائه. في الواقع، عندما اختبروا سرعة الشبكة التي تربط الحواسيب، وجدوا أن إضافة طبقة الأمان هذه لم تضف سوى تأخير ضئيل يكاد لا يُلحظ — حوالي 0.89 ميكروثانية. ولو وضعت ذلك في الاعتبار، فإن ذلك أقل من رمشة العين، حتى بالنسبة للحاسوب. كما أظهروا أن إعدادهم هذا يمكنه التعامل مع نماذج ذكاء اصطناعي ضخمة، وتشغيلها عبر عدة حواسيب مع الحفاظ على أمنها.

ومع ذلك، لم تكن الرحلة خالية من العقبات. فقد اكتشف الفريق "عنق زجاجة" تقني في الأجهزة: بطاقات الشبكة الأساسية (Cassini NICs) لديها حد صارم لعدد "معرفات الخدمة" (service IDs) الآمنة التي يمكنها إصدارها. ولأن النظام حالياً يخصص معرفاً فريداً لكل حاوية على حدة، فإن المحطة تواجه خطر نفاذ هذه المعرفات، مما قد يؤدي إلى توقف النظام عن العمل إذا حاول عدد كبير جداً من المستخدمين الاتصال في وقت واحد. علاوة على ذلك، حددوا ثغرة أمنية رئيسية في إعدادهم الحالي: للوصول إلى الشبكة عالية السرعة، يجب بناء "الغرف الزجاجية" الآمنة حالياً باستخدام مفاتيح "ذات صلاحيات" (privileged keys). وهذا يعني أن حراس الأمن يعطون المسافرين في الواقع المفاتيح الرئيسية للمحطة، مما يقوض العزل الذي صُمم النظام من أجله.

بينما يعترف الفريق بأن النظام لا يزال معقداً بعض الشيء في الإعداد ويحتاج إلى مزيد من الصقل المستقبلي لمعالجة هذه القيود في الأجهزة والفجوات الأمنية، إلا أنهم أثبتوا أنه من الممكن جلب مرونة السحابة إلى القوة الخام للحاسوب الفائق. وهذا يفتح الباب أمام مستقبل حيث يمكن للعلماء وباحثي الذكاء الاصطناعي العمل معاً على نفس الآلات القوية، بأمان وكفاءة، دون الحاجة إلى بناء أجهزة جديدة تماماً لكل نوع جديد من المهام.

ملخص تقني: حالات استخدام كوبرنيتيس (Kubernetes) متعدد المستأجرين للذكاء الاصطنال، والحوسبة الآمنة، وخدمات البيانات، وغيرها

أبحاث مشابهة